在航运公司正在研究各种替代燃料以应对环境法规的同时，对甲醇和氨而非现有液化天然气的探索也在积极进行。
除了经济可行性之外，由于碳中性或无碳燃料的优势显而易见，预计未来将继续对各种替代燃料进行研究和开发。实现“净零”的努力仍在继续，包括氢和燃料电池，甚至配备小型核反应堆的核动力商业船舶。
集装箱船：LNG双燃料推进系统是替代主力
在全球航运市场，液化天然气作为减碳替代燃料再次崛起。 英国造船和航运分析机构克拉克森表示，2023年订购的甲醇双燃料推进船舶数量为116艘，去年1月至11月减少至76艘。 同期，LNG双燃料推进船舶数量大幅增加，从207艘增至328艘。 氨双燃料推进船舶由8艘增至18艘。
在去年过去的11个月，共订购了2,159艘船舶，其中698艘能够使用替代燃料。这比 2023 年（540 艘船）有所增加。以GT（船舶的总吨位Gross Tonnage，简称GT)计算，为5820万GT，占总订单量的49%。
集装箱船的增加对替代燃料船舶的增加产生了直接影响。去年11个月全球订购的集装箱船数量为343艘，大幅超过2023年订购的船舶总数（211艘）。在订购的集装箱船中，能够使用替代燃料的船舶按吨位计算占54%，按运力计算占79%。
与其他船型相比，集装箱船市场选择替代燃料的比例较高，这得益于全球集装箱运输公司的环保战略。环保集装箱船可以收取比现有船舶更高的运费，这一事实也影响了航运公司的选择。同期，油轮市场中能够使用替代燃料的船舶订单比例为13%，而散货船仅占5%。
LNG Ready 和 Methanol Ready 等船舶已获得大量订单，这些船舶未来可转换为替代燃料推进船舶。这些船舶采用传统的燃料推进方法建造，并配备了洗涤器，可减少运营过程中产生的污染物。然而，据评估，实际这样做的可能性很小。
一位业内人士表示，“交付船舶无非是在设计过程中预留需要的空间，以便于转换为替代燃料推进船舶。但是转换为替代燃料推进船舶需要几个月的时间，”他说，“没有航运公司愿意这样做。”
选择改造路线，需要放弃很长一段时间的货运收入，因为运营必须停止，工作必须在造船厂码头进行。” 所以最终，类似这种订购的船舶很可能会在运营一定时间后作为二手船出售，或者在遵守全球环境法规加强的情况下提前报废。
采用替代燃料驱动的船舶主要是天然气运输船或能够运输相应货物的大型集装箱船，如液化天然气运输船，马士基、地中海航运、达飞轮船等全球顶级航运公司引领着市场趋势。
随着国际海事组织 (IMO) 加强监管，人们对绿色甲醇替代燃料的兴趣增加，2023 年甲醇就开始受到许多航运公司的关注。
韩国船舶与近海系统研究所 (KRISO) 环保海洋开发研究部门负责人 Kang Hee-jin 表示：“随着发动机技术的商业化，绿色甲醇已成为一种‘相对现实的对策’。”“特别是在国际海事组织宣布减少温室气体排放的初步战略之后，预计到 2030 年代中期，更多地使用甲醇将大大减少排放量。这似乎反映出，人们期待甲醇能够迅速作为替代碳中性燃料应用。”
然而，2024年，全球航运公司的注意力似乎更多地转向液化天然气。 这是因为在基础设施、经济可行性和确保稳定的供应链方面，目前仍然没有可以替代液化天然气的燃料。
截至2024年7月，全球建成的LNG加注港口数量为273个，但甲醇加注港口数量为29个，仅为十分之一。
就价格竞争力而言，液化天然气优于其他替代燃料。 在传统推进方式中，主要用于大型船舶的低硫船用燃料油与LNG的差异仅为20-30%，但其他替代燃料的价格比低硫船用燃料贵三倍以上。
“碳中性”绿色甲醇和“无碳”氨的优势在未来
对于不排放碳的绿色甲醇来说，利用可再生能源生产绿色氢气并通过碳捕获再次合成的过程中，制造成本会增加。
与过去几年不断扩大基础设施以准备国际硫氧化物法规（IMO 2020）和最初的碳减排法规的LNG相比，甲醇的技术目前可靠性依然不够高，因此不容易获得同等的经济可行性。
虽然绿色甲醇可以通过回收燃烧过程中从空气中捕获的二氧化碳来实现碳中和，但氨是一种无碳燃料，在燃烧过程中不会排放任何碳。理论上，氨是一种可以实现完全碳中和的替代燃料，但必须解决诸如毒性和腐蚀性、确保稳定燃烧技术以及处理NOx和N2O（二氧化氮）等问题。
由于安全是重中之重，全球航运公司对使用氨作为燃料也持谨慎态度。
据Tradewinds报道，东太平洋航运决定将去年底向中国订购的14艘Newcastle Max级20万吨级氨双燃料散货船中的7艘改装为LNG双燃料推进船。 这是因为全球船机巨头MAN Energy Solutions(MAN ES)开发的氨发动机相关项目比原定计划推迟了。
MAN ES的一位高管表示，“我们正在进行氨发动机测试，重点是燃烧和排放、发动机调整、喷雾器测试和控制系统验证。”他补充说，“这项测试将暂定持续到明年年中。”
由于氨具有独特的强烈气味和毒性，在港口注入燃料时，居民的接受度和安全管理正成为重要问题，但氨由于其无碳的优势，作为中长期替代品而受到关注。
与液化天然气和甲醇一样，氨动力船舶的开发和建造首先是针对中小型船舶，而不是大型船舶。韩国造船业不断创下世界首艘替代燃料动力船舶订单并建造，证明了其技术实力。
HD Hyundai Mipo去年12月开始在蔚山总部切割钢材，建造一艘46,000㎥氨动力液化石油气运输船。
该船是EXMAR建造的四艘同类型船舶中的第一艘，长190m，宽30.4m，高18.8m，配备3个货舱，用于运输LPG和氨等液化气体。 有选择地使用氨和现有柴油作为燃料，并应用了各种防灾技术，包括实时检查氨泄漏的检测传感器、从源头上阻止外部泄漏的喷水设施以及氨泄漏缓解系统。 氨在-33℃以下呈液化状态，但使用8个大气压（bar）的加压罐，即使在室温下也能以液化状态保存。
由于氨（NH3）上结合有氢，因此可以通过重整分离氢。这就是为什么氨被讨论作为运输氢气的一种方式，氢气在-253℃的极低温度下液化。氨的储存密度是液氢的1.7倍。
氨作为转向氢经济之前的“过渡燃料”而受到关注，但氢要用作船舶替代燃料，还必须解决许多挑战。
船用氢能与燃料电池联动高效，但初始投资成本过高
氢气被认为是最终的无碳燃料，因为它在燃烧时不排放任何二氧化碳，被认为是实现温室气体减排目标的长期替代品。但由于需要低温储存，罐体设计和保温条件非常严格，单位体积能量密度较低，因此用作燃料时，需要比现有化石燃料大六倍的燃料罐。考虑到初始投资成本，与其他替代燃料相比，氢气必须承担明显更高的成本。
为了使用氢气作为燃料，需要开发绝热技术、高性能绝热材料、压力管理装置以及高可靠的低温阀门和泵。在安全管理方面也需要谨慎应对，例如泄漏时存在爆炸风险，以及由于分子尺寸小导致泄漏管理困难等。 这种技术负担对船舶设计有重大影响。在高达70兆帕的高压下施加的压缩氢气不需要低温液化，但需要高压、大容量的储罐来容纳相同量的能量，这将显著降低容积效率。
Kang Hee-jin表示，“通过燃料电池以电力推进的形式使用氢而不是内燃机直接燃烧的战略具有影响力”，并补充道，“燃料电池的初始投资成本仍然很高，而且零部件供应链和维护系统尚未充分建立，因此在经济上短期内大规模推广依然不可行。”
混合动力推进系统是目前流行趋势
以生物质、废食用油和农副产品为原料制造的生物燃料，已经在陆路运输领域有多种应用，也可以与现有化石燃料混合用于航运领域，为航运做出贡献。碳中和。能够在不更换现有船舶推进系统的情况下混合30%的生物燃料是有利的，但如果出现粮食价格波动等问题，稳定供应就变得困难。
与电动汽车一样，人们正在继续努力将电力推进系统应用于船舶。但由于电池更换和充电的负担，目前仅能在客船、小型货船、港内工作船上找到应用案例。
为了将电力推进系统应用于需要巨大推进功率和动力的大型船舶，如超大型集装箱船、油轮、散货船等，必须解决技术和经济挑战。
将电力推进系统应用于大型船舶的最大障碍是单位体积和质量可存储的能量的限制，但可以通过将燃料电池技术和替代燃料发电装置相结合来考虑可能性。高能量密度电池的开发、氢燃料电池的耐用性和经济可行性的提高以及氨重整技术的进步都可以支持电力推进系统的扩大和更长的航程。
“现在，仅依靠单一燃料或单一推进方式的时代正在逐渐结束”，姜熙镇表示。未来，大型船舶很可能采用混合动力推进系统，在电力推进系统的基础上结合各种替代燃料发电机、电池和轴带发电机。这种混合策略可以实现提高燃油效率、减少温室气体排放和确保操作灵活性的目标，并且可作为替代现有以化石燃料为中心的发动机推进系统的逐步转换策略。
为了将电力推进系统应用于大型船舶，不仅需要开发电池，还需要开发能源管理系统（EMS）、电力转换技术（PCS）、智能电网型配电系统、自主导航和操作优化技术。这些技术的进步即使在大型船舶上也可以通过管理各种电源来实现安全高效的电力推进操作。
Kang Hee-jin表示：“如果由于环境法规的加强而导致成本负担增加，那么在应用包括电力推进在内的环保技术时，经济比较结构将会发生变化。”他补充说，“如果相关法规如财政支持、税收等。”从长远来看，随着福利和类型审批的放松，电力推进应用将会增加。”“应用这些系统的船舶将会增加。”
SMR核动力船也是一种选择
目前正在研究将核动力应用于商业船舶的可能性，目前核动力仍仅应用于潜艇等军舰。
小型模块化反应堆（SMR）被称为未来核反应堆设施，比传统大型核电站小得多，可以在工厂以标准化和模块化的形式制造，然后在现场安装。当SMR作为推进系统应用时，理论上是应对气候变化实现净零排放的关键，其独特的稳定供电能力暗示了应用于海洋产业的可能性。
为了将SMR应用于商船，需要技术安全装置能够应对外部碰撞、火灾、洪水和极端海洋天气等海上环境的特殊特性，以及冷却水系统的可靠性、立即停止等紧急情况下的隔离系统、防止辐射泄漏的措施等，必须彻底核实。
各国之间必须与技术开发和验证分开达成协议，这也是SMR难以在短时间内取代船用燃料市场的一个因素。
在SMR中，配备熔盐反应堆（MSR）的产品也在进行研究。
MSR在发生泄漏时会凝固，防止放射性物质扩散，其相对简单的结构和小型化使得实现超长核循环成为可能。此外，由于不需要重新装填核燃料，因此可以减少乏核燃料和半衰期长的高放废物等放射性废物的数量。
在全球航运业向绿色可持续发展加速迈进的当下，船用清洁燃料领域无疑成为了各方瞩目的焦点。从液化天然气到生物燃料，从氢燃料电池到氨燃料，众多新兴能源逐鹿其间。
技术的突破、成本的控制、配套设施的完善等因素相互交织，究竟谁能在这场角逐中脱颖而出，成为主宰海洋航运清洁动力的王者，让我们满怀期待地拭目以待，共同见证航运新时代的开启。（部分来源：EBN）